SE522829C2 - Multiple-band antenna for use in portable telecommunication apparatus to establish and maintain wireless radio links using continuous trace with portions in different planes - Google Patents
Multiple-band antenna for use in portable telecommunication apparatus to establish and maintain wireless radio links using continuous trace with portions in different planesInfo
- Publication number
- SE522829C2 SE522829C2 SE0100185A SE0100185A SE522829C2 SE 522829 C2 SE522829 C2 SE 522829C2 SE 0100185 A SE0100185 A SE 0100185A SE 0100185 A SE0100185 A SE 0100185A SE 522829 C2 SE522829 C2 SE 522829C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- antenna
- conductive portion
- conductive
- plane
- antenna according
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 31
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 241001424392 Lucia limbaria Species 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 241000277331 Salmonidae Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 229920001935 styrene-ethylene-butadiene-styrene Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
- H01Q1/085—Flexible aerials; Whip aerials with a resilient base
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
- H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
- H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
- H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
- H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
- H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Support Of Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
25 30 35 522 8 UEUSIS AR \\CURRENT\DB\PMDIi<\DOC\P\]|l7U-0]|'41| SE-doc vb - . | a n nu o v . n - . . . ,. f» a. 25 30 35 522 8 UEUSIS AR \\ CURRENT \ DB \ PMDIi <\ DOC \ P \] | l7U-0] | '41 | SE-doc vb -. | a n nu o v. n -. . . ,. f »a.
E på en första yta av en dielektrisk platta. På en motsatt yta av den dielektriska plattan finns ett plant parasitele- ment, vilket i vissa utföringsformer kan fungera som en se- parat radiator, varvid antennen förses med möjligheten att verka i tre frekvensomràden. Antennen enligt EP-A2-O 923 158 är särskilt anpassad för montering på mobiltelefonens bakvägg.E on a first surface of a dielectric plate. On an opposite surface of the dielectric plate there is a flat parasitic element, which in some embodiments can function as a separate radiator, whereby the antenna is provided with the possibility of operating in three frequency ranges. The antenna according to EP-A2-0 923 158 is specially adapted for mounting on the rear wall of the mobile phone.
US-A-6 124 831 beskriver en hopvikt dubbelfrekvens- bandantenn för en trådlös kommunikator. Ett C-format di- elektriskt underlag har en hopvikt konfiguration. En kon- tinuerlig slinga av ledande material, vilken tjänar som ett strålande element, år placerad pà första och andra motsatta och parallella ytor hos det dielektriska underlaget. Mellan de första och andra partierna av den kontinuerliga slingan av ledande material, vilka är placerade på två parallella ytor hos det dielektriska underlaget, finns en utdragen di- elektrisk distansbricka. Den första delen hos den kontinu- erliga slingan av ledande material är vidare elektriskt an- slutet till det andra partiet genom ett mellanliggande par- ti av ledande material, vilket är placerat på en tredje yta hos det dielektriska substratet, rätvinkligt mot de första och andra ytorna. Antennen åstadkommer åtminstone två sepa- rata och distinkta frekvensband. Den kontinuerliga slingan av ledande material, vilken är placerad på den första, andra och den mellanliggande tredje ytan hos det dielekt- riska substratet, har en enhetlig meanderform med identisk konfiguration och slingbredd.US-A-6 124 831 discloses a folded dual frequency band antenna for a wireless communicator. A C-shaped dielectric base has a folded configuration. A continuous loop of conductive material, which serves as a radiating element, is placed on the first and second opposite and parallel surfaces of the dielectric substrate. Between the first and second portions of the continuous loop of conductive material, which are placed on two parallel surfaces of the dielectric substrate, there is an elongated dielectric spacer. The first part of the continuous loop of conductive material is further electrically connected to the second portion through an intermediate portion of conductive material, which is located on a third surface of the dielectric substrate, perpendicular to the first and second the surfaces. The antenna provides at least two separate and distinct frequency bands. The continuous loop of conductive material, which is located on the first, second and intermediate third surfaces of the dielectric substrate, has a uniform meander shape with identical configuration and loop width.
Samanfattning av uppfinningen Det är ett primärt ändamål med den föreliggande upp- finningen att åstadkomma en väsentlig förbättring över ti- digare kända antenner av den typ med en slinga av tunt le- dande material, vilken är anpassade att verka i mer än ett frekvensband. Det är mer specifikt ett ändamål med uppfin- ningen att åstadkomma en antenn, vilken är både liten och 10 15 20 25 30 35 faan D¿1¿ 020513 AR \\CURRENT\DB\PubliC\DOC\P\J|ETN-IIIHL SE-dßt ø - . ~ .- n u.SUMMARY OF THE INVENTION It is a primary object of the present invention to provide a significant improvement over prior art antennas of the type having a loop of thin conductive material which is adapted to operate in more than one frequency band. More specifically, it is an object of the invention to provide an antenna which is both small and small. SE-dßt ø -. ~ .- n u.
. ' . O I I il har bra prestanda inte bara i ett lågt frekvensband, såsom 900 MHz GSM bandet, utan även bra prestanda i flera högre frekvensband, såsom 1800 MHz GSM- eller DCS-bandet, 1900 MHz GSM- eller PCS-bandet, 2,1 GHz UMTS bandet såväl som 2,4 GHz ISM-bandet (Bluetoothæ).. '. OII il has good performance not only in a low frequency band, such as the 900 MHz GSM band, but also good performance in several higher frequency bands, such as the 1800 MHz GSM or DCS band, 1900 MHz GSM or PCS band, 2.1 GHz The UMTS band as well as the 2.4 GHz ISM band (Bluetoothæ).
Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en antenn, vilken kan utformas som en kontinuerlig slinga av ledande material utan att behöva separata parasitelement för impe- dansmatchningssyften.A further object is to provide an antenna which can be designed as a continuous loop of conductive material without the need for separate parasitic elements for impedance matching purposes.
Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en antenn, vilken inte kräver en väldefinierad elektrisk jord. Ånnu ett ändamål är att åstadkomma en antenn, vilken är billig att tillverka.A further object of the invention is to provide an antenna which does not require a well-defined electrical ground. Yet another object is to provide an antenna which is inexpensive to manufacture.
Slutligen är ett ytterligare ändamål att åstadkomma en antenn, vilken kan inneslutas i ett plast- eller gummi- hölje, vilket kan fästas vid ett externt parti av mobilte- lefonen och som kan böjas, till viss grad, utan att skada antennen.Finally, a further object is to provide an antenna which can be enclosed in a plastic or rubber housing, which can be attached to an external portion of the mobile telephone and which can be bent, to some extent, without damaging the antenna.
De ovanstående ändamålen uppnås med en multibandan- tenn enligt det bifogade oberoende kravet. Ãndamålen uppnås mer specifikt av en multibandantenn av den typ som innefat- tar en kontinuerlig slinga av ledande material med ett för- sta ledande parti anordnat i ett första plan och ett andra ledande parti anordnat i ett andra plan, vilka första och andra plan är skiljaktiga från varandra, där det första le- dande partiet har en matningsände att anslutas till radio- kretssystem i en bärbar telekommunikationsapparat genom att anordna det andra ledande partiet så att det har en di- stinkt mindre bredd än det första ledande partiet.The above objects are achieved with a multiband antenna according to the appended independent requirement. The objects are more specifically achieved by a multi-band antenna of the type comprising a continuous loop of conductive material with a first conductive portion arranged in a first plane and a second conductive portion arranged in a second plane, which first and second planes are different from each other, where the first conductive portion has a supply end to be connected to radio circuit systems in a portable telecommunication apparatus by arranging the second conductive portion so that it has a distinctly smaller width than the first conductive portion.
Enligt en föredragen utföringsform uppnås de ovan- stående ändamålen vidare genom att konstruera det första ledande partiet som en bred rätlinjig matningsremsa medan det andra ledande partiet ges en meanderform med en väsent- ligt smalare bredd. De första och andra ledande partierna 10 15 20 25 30 35 522 020513 AR \\(URRE||T\DB\PuhlíC\DOC\P\J|B7'O-OI\II SE-doc v . - . n u. I. ~ | o u nu u - . v - n är sammanlänkade via ett tredje ledande parti, vilket är lika smalt som det andra ledande partiet och sträcker sig rätvinkligt mellan de första och andra ledande partien, vilka är placerade parallellt med varandra i det första re- spektive andra planet. Den distinkta ändringen av bredd mellan det första ledande partiet (den breda matningsrem- san) och det mellanliggande tredje ledande partiet gene- rerar en impedansblockering, vilken spelar en viktig roll för den elektriska prestandan.According to a preferred embodiment, the above objects are further achieved by constructing the first conductive portion as a wide rectilinear feed strip while the second conductive portion is given a meander shape with a substantially narrower width. The first and second leading parties 10 15 20 25 30 35 522 020513 AR \\ (URRE || T \ DB \ PuhlíC \ DOC \ P \ J | B7'O-OI \ II SE-doc v. -. N u. I. The distinct change of width between the first conductive portion (the wide supply strip) and the intermediate third conductive portion generates an impedance block, which plays an important role in the electrical performance.
I den föredragna utföringsformen är de första och andra ledande partierna (dvs. de första och andra paral- lella planen) med fördel förskjutna med åtminstone 2 mm (lika med längden hos det mellanliggande tredje ledande partiet), vilket begränsar parasiteffekter mellan de första och andra ledande partierna. Den föredragna utföringsformen har vidare ett fjärde ledande parti, vilket är fäst till det andra ledande partiets ände (det smala meanderformade partiet), och vilket är väsentligen bredare än det andra ledande partiet och verkar för att åstadkomma kapacitiv last hos antennen för inställningssyften. Det första ledan- de partiet (den breda matningsremsan) har en stor bredd, vilket gör den väsentligt bredare än konventionella antenn- slingor av ledande material. I den föredragna utföringsfor- men är det första ledande partiets bredd åtminstone 5 mm, och detta innefattar matningsgränssnittet till radio- kretssystemet hos den bärbara telekommunikationsapparaten.In the preferred embodiment, the first and second conductive portions (ie the first and second parallel planes) are advantageously offset by at least 2 mm (equal to the length of the intermediate third conductive portion), which limits parasitic effects between the first and second leading parties. The preferred embodiment further has a fourth conductive portion, which is attached to the end of the second conductive portion (the narrow meander-shaped portion), and which is substantially wider than the second conductive portion and acts to provide capacitive load on the antenna for tuning purposes. The first conductive portion (the wide feed strip) has a large width, which makes it significantly wider than conventional antenna loops of conductive material. In the preferred embodiment, the width of the first conductive portion is at least 5 mm, and this includes the supply interface to the radio circuit system of the portable telecommunication apparatus.
Andra ändamål, särdrag och fördelar med den förelig- gande uppfinningen blir uppenbara från den följande detal- jerade beskrivningen av föredragna och alternativa utfö- ringsformer, från de efterföljande ritningarna såväl som från underkraven.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred and alternative embodiments, from the following drawings as well as from the subclaims.
Det skall framhållas att termen "innefattar/innefat- tande" när den används 1 denna detaljerade beskrivning skall tas för att specificera närvaron av anförda särdrag, helheter, steg eller komponenter men utesluter inte när- 10 15 20 25 30 35 . . | - ao u ~ . , ,, 020513 AR \\CURRENT\DB\Public\DOC\P\l67N-GLUI SE-d0C . , , , , _ _ _ _ '_ ...u varon eller tillägget av ett eller flera andra särdrag, helheter, steg, komponenter eller grupper därav.It should be noted that the term "comprising" when used in this detailed description is to be taken to specify the presence of stated features, wholes, steps or components but does not exclude proximity. . | - ao u ~. , ,, 020513 AR \\ CURRENT \ DB \ Public \ DOC \ P \ l67N-GLUI SE-d0C. ,,,, _ _ _ _ '_ ... u the existence or addition of one or more other features, wholes, steps, components or groups thereof.
Kortfattad beskrivning av ritningarna Föredragna och alternativa utföringsformer av den fö- religgande uppfinningen kommer nu att beskrivas i ytterli- gare detaljer med hänvisning till de efterföljande ritning- arna, på vilka: FIG 1 är en schematisk perspektivvy av en bärbar te- lekommunikationsapparat i form av en mobiltelefon enligt en aspekt av uppfinningen, FIG 2 är en sidovy av mobiltelefonen, som visas i FIG 1.Brief Description of the Drawings Preferred and alternative embodiments of the present invention will now be described in further detail with reference to the following drawings, in which: Fig. 1 is a schematic perspective view of a portable telecommunication apparatus in the form of a mobile telephone according to an aspect of the invention, FIG. 2 is a side view of the mobile telephone, shown in FIG.
FIG 3 är en schematisk perspektivvy av en multi- bandantenn enligt en föredragen (första) utföringsform av uppfinningen, vilken är ansluten till radiokretssystem pà ett tryckt mönsterkort i mobiltelefonen i FIG 1 och 2, FIG 4 är en sidovy, som motsvarar FIG 3, FIG 5 är en förstorad toppvy av multibandantennen, som indikeras i FIG 3 och 4, FIG 6, vy, en sidovy och en förstorad toppvy av en andra utfö- 7 och 8 illustrerar en schematisk perspektiv- ringsform av den föreliggande uppfinningen, FIG 9-11 illustrerar en schematisk perspektivvy, en sidovy och en förstorad toppvy av en tredje utföringsform av uppfinningen, FIG 12-14 illustrerar en schematisk perspektivvy, en sidovy och en förstorad toppvy av en fjärde utföringsform av den föreliggande uppfinningen, vilken är baserad pà praktiska test, FIG 15 är ett reflektionsdämpningsdiagram för att il- lustrera simulerad prestanda för de första, andra och tred- je utföringsformerna, FIG 16 är ett Smith-diagram, som representerar simu- lerad prestanda för den för första utföringsformen, 10 15 20 25 30 Cf)fi .J¿.¿ . . . . " 020513 AR \\CURRENT\D8\Pub1ic\DOC\P\lB?'|-UL'll SE-døfi q I c u o n u - 1 : a.Fig. 3 is a schematic perspective view of a multi-band antenna according to a preferred (first) embodiment of the invention, which is connected to a radio circuit system on a printed circuit board in the mobile telephone of Figs. 1 and 2, Fig. 4 is a side view corresponding to Fig. 3, Figs. Fig. 5 is an enlarged top view of the multiband antenna indicated in Figs. 3 and 4, Fig. 6, a side view and an enlarged top view of a second embodiment 7 and 8 illustrate a schematic perspective view of the present invention; Fig. 12-14 illustrates a schematic perspective view, a side view and an enlarged top view of a third embodiment of the invention, FIGS. 12-14 illustrate a schematic perspective view, a side view and an enlarged top view of a fourth embodiment of the present invention, which is based on practical tests, FIG. Fig. 15 is a reflection attenuation diagram to illustrate simulated performance of the first, second and third embodiments; Fig. 16 is a Smith diagram representing simulated pr. stand for the first embodiment, 10 15 20 25 30 Cf) fi .J¿.¿. . . . "020513 AR \\ CURRENT \ D8 \ Pub1ic \ DOC \ P \ lB? '| -UL'll SE-dø fi q I c u o n u - 1: a.
FIG 17 är ett Smith-diagram, som representerar simu- lerad prestanda för den andra utföringsformen, FIG 18 är ett Smith-diagram, som representerar simu- lerad prestanda för den tredje utföringsformen, FIG 19 mot frekvens för den tredje utföringsformen, FIG 20 mot frekvens för den tredje utföringsformen, FIG 21 effektivitet FIG 22 är ett stàendevågkvotsdiagram för spänning illustrerar cirkulärpolarisationsförstärkning illustrerar linjärpolarisationsförstärkning illustrerar antenneffektivitet och stràlnings- för den tredje utföringsformen, (VSWR-diagram), vilket representerar uppmätt antennprestan- da för den fjärde utföringsformen, när antennen har ett gummihölje och hålls i fri rymd, FIG 23 är ett Smith diagram, vilket illustrerar upp- mätt antennprestanda för den fjärde utföringsformen när an- tennen har ett gummihölje och hålls i fri rymd, FIG 24 är ett ståendevågkvotsdiagram för spänning (VSWR-diagram), vilket representerar uppmätt antennprestan- da för den fjärde utföringsformen när antennen har ett gum- mihölje och hålls i position för att tala, och FIG 25 är ett Smith diagram, vilket illustrerar upp- mätt antennprestanda för den fjärde utföringsformen när an- tennen har ett gummihölje och hålls i en position för att tala.Fig. 17 is a Smith diagram representing simulated performance of the second embodiment, Fig. 18 is a Smith diagram representing simulated performance of the third embodiment, Fig. 19 versus frequency for the third embodiment, Fig. 20 versus frequency for the third embodiment, Fig. 21 efficiency Fig. 22 is a standing wave ratio diagram for voltage illustrates circular polarization gain illustrates linear polarization gain illustrates antenna efficiency and radiation for the third embodiment, (VSWR diagram) having the a rubber housing and held in free space, FIG. 23 is a Smith diagram illustrating measured antenna performance for the fourth embodiment when the antenna has a rubber housing and is held in free space, FIG. , which represents the measured antenna performance for the fourth embodiment nä The antenna has a rubber housing and is held in position to speak, and FIG. 25 is a Smith diagram illustrating measured antenna performance for the fourth embodiment when the antenna has a rubber housing and is held in a position to speak.
Detaljerad beskrivning FIG 1 och 2 illustrerar en mobiltelefon 1 som ett ex- empel av en bärbar telekommunikationsapparat, i vilken an- tennen enligt uppfinningen kan användas. Antennen enligt uppfinningen kan emellertid användas i väsentligen vilken annan bärbar kommunikationsapparat som helst, vilken måste fungera i åtminstone två, företrädesvis åtminstone tre fre- kvensband. 10 15 20 25 30 35 I? h OALL 020513 AR \\CURRENT\DE\PUBIic\D0(\P\l!7'4-fl1'4l SE-dnc VD n | a o . N o v o ø n | u . , , ,, :sn C)¿ 7 Mobiltelefonen 1, vilken visas i FIG 1 och 2, inne- fattar en högtalare 2, en knappsats 4, en mikrofon 5 och en display, såsom är allmänt känt inom tekniken. Mobiltelefo- nen 1 innefattar vidare ett plast- eller gummihölje 3, vil- ket är monterat ovanpå mobiltelefonens 1 apparathölje. An- tennen enligt uppfinningen är innesluten inuti detta hölje, såsom kommer att beskrivas vidare nedan. Som särskilt visas i FIG 2 har plast- eller gummihöljet 3 viss flexibilitet (som indikerats av hänvisningsbeteckningar 6 och 7) så att antennhöljet 3 kan böjas, i viss utsträckning, utan att skada antennen inuti höljet. Detta åstadkommer uppenbarli- gen en stor fördel jämfört med konventionella mobiltelefo- ner av den typ med antingen en inskjutbar sprötantenn eller en oböjlig helix antenn, vilka båda är väsentligen oskydda- de och oavsiktligt kan brytas av i oturliga situationer där antennen är utsatt för starka externa brytkrafter.Detailed Description Figures 1 and 2 illustrate a mobile telephone 1 as an example of a portable telecommunication apparatus in which the antenna according to the invention can be used. However, the antenna according to the invention can be used in essentially any other portable communication device, which must operate in at least two, preferably at least three frequency bands. 10 15 20 25 30 35 I? h OALL 020513 AR \\ CURRENT \ DE \ PUBIic \ D0 (\ P \ l! 7'4- fl1'4 l SE-dnc VD n | ao. N ovo ø n | u.,, ,,: sn C) ¿ The mobile telephone 1, which is shown in FIGS. 1 and 2, comprises a loudspeaker 2, a keypad 4, a microphone 5 and a display, as is generally known in the art. The mobile telephone 1 further comprises a plastic or rubber housing 3, which is mounted on top of the device housing of the mobile telephone 1. The antenna according to the invention is enclosed within this housing, as will be described further below. As shown in particular in FIG. 2, the plastic or rubber housing 3 has some flexibility (as indicated by reference numerals 6 and 7) so that the antenna housing 3 can be bent, to some extent, without damaging the antenna inside the housing. This obviously provides a great advantage over conventional mobile telephones of the type having either a retractable rod antenna or an inflexible helix antenna, both of which are substantially unprotected and may be inadvertently interrupted in unfortunate situations where the antenna is exposed to strong external breaking forces.
FIG 3-5 illustrerar en multibandantenn 11 enligt en föredragen (första) utföringsform av uppfinningen. Antennen 11 består av en kontinuerlig slinga av elektriskt ledande material, företrädesvis koppar eller annan lämplig metall med mycket goda ledande egenskaper. Det ledande materialet är mycket tunt, företrädesvis omkring 30-35;un; följaktli- gen har antennens 11 tjocklek överdrivits i hög grad endast för illustrativa syften på ritningarna. Såsom visas i FIG 3-5 tjänar en antennanslutningsdel 12 för att ansluta an- tennen 11 till radiokretssystemet 9, vilket tillhandahålls på ett tryckt mönsterkort 10 i mobiltelefonen 1. Antennan- slutningsdelen 12 är endast schematiskt indikerad i FIG 3- 5. Den kan implementeras genom något av ett flertal kommer- siellt tillgängliga antennanslutningsdelar, såsom en fjäd- rande kontakt eller en pogo-pin kontakt.Figs. 3-5 illustrate a multiband antenna 11 according to a preferred (first) embodiment of the invention. The antenna 11 consists of a continuous loop of electrically conductive material, preferably copper or other suitable metal with very good conductive properties. The conductive material is very thin, preferably about 30-35 microns; consequently, the thickness of the antenna 11 has been greatly exaggerated only for illustrative purposes in the drawings. As shown in Figs. 3-5, an antenna connection part 12 serves to connect the antenna 11 to the radio circuit system 9, which is provided on a printed circuit board 10 in the mobile telephone 1. The antenna connection part 12 is only schematically indicated in Figs. 3-5. It can be implemented through any of a plurality of commercially available antenna connection members, such as a resilient connector or a pogo-pin connector.
Radiokretssystemet 9 som sådant utgör för övrigt ing- en betydande del av den föreliggande uppfinningen och kom- mer därför inte att beskrivas i ytterligare detalj häri.The radio circuit system 9 as such does not otherwise constitute a significant part of the present invention and will therefore not be described in further detail herein.
Såsom enkelt förstås av fackmannen kommer radiokretssyste- 10 15 20 25 30 35 Pfiñ Dell 020513 AR \\CURRENT\DB\Puhlic\l>0C\P\l|l'W-0LHL SE-dflc ø o | . u fu» o met 9 innefatta olika kända HF- (högfrekvens) och basbands- komponenter, vilka är lämpliga för att ta emot en radiofre- kvenssignal (HF-signal), filtrera den mottagna signalen, demodulera den mottagna signalen till en basbandssignal, filtrera basbandssignalen ytterligare, konvertera bas- bandssignalen till digital form, anbringa digital sig- nalbehandling till den digitaliserade basbandssignalen (in- nefattande kanal och talavkodning), etc. Radiokrets- systemets 9 HF- och basbandskomponenter kan omvänt anbringa tal- och kanalomkodning till en signal som skall sändas, modulera den pà en bärvàgssignal, tillhandahålla den resul- terande HF-signalen till antennen 11 etc.As will be readily appreciated by those skilled in the art, radio circuit systems will be used. . 9 includes various known HF (high frequency) and baseband components suitable for receiving a radio frequency (HF) signal, filtering the received signal, demodulating the received signal into a baseband signal, filtering the baseband signal further, convert the baseband signal to digital form, apply digital signal processing to the digitized baseband signal (including channel and speech decoding), etc. to be transmitted, modulate it on a carrier signal, provide the resulting HF signal to the antenna 11, etc.
Antennslingan 11 formar i huvudsak en biplanstruktur 17), vilken är anordnat vid ett vertikalt avstånd av omkring 5-10 mm (ett första plan 13 och ett andra plan 15, 16, med avseende på det tryckta mönsterkortet 10. Antenn- slingans 11 plan kan antingen vara parallella med det tryckta mönsterkortet 10, sàsom visas i ritningarna, eller till det tryckta mönsterkortet 10 beroende pà den faktiska implemen- alternativt anordnas med en vinkel, såsom 15°, teringen, konstruktionen av höljet 3 med avseende på mobil- telefonens 1 apparathölje etc. De första och andra antenn- planen är vidare företrädesvis, men inte nödvändigtvis, pa- rallella med varandra.The antenna loop 11 essentially forms a biplanar structure 17), which is arranged at a vertical distance of about 5-10 mm (a first plane 13 and a second plane 15, 16, with respect to the printed printed circuit board 10. The plane of the antenna loop 11 can either be parallel to the printed printed circuit board 10, as shown in the drawings, or to the printed printed circuit board 10 depending on the actual implement- alternatively arranged at an angle, such as 15 °, the ring, the construction of the housing 3 with respect to the mobile phone 1 device housing etc. The first and second antenna planes are furthermore preferably, but not necessarily, parallel to each other.
Antennslingan 11 innefattar ett första ledande parti 13, vilket fungerar som en geometriskt bred matningsremsa och är följaktligen anpassat att kommunicera elektriskt med radiokretssystemet 9 på det tryckta mönsterkortet 10 via antennanslutningsdelen 12. Det första ledande partiet 13 har en rätlinjig utsträckning, såsom visas i FIG 3-5, och har en väsentlig bredd av flera mm, företrädesvis 5-7 mm.The antenna loop 11 comprises a first conductive portion 13, which acts as a geometrically wide feed strip and is consequently adapted to communicate electrically with the radio circuit system 9 on the printed circuit board 10 via the antenna connection portion 12. The first conductive portion 13 has a rectilinear extent, as shown in FIG. -5, and has a substantial width of several mm, preferably 5-7 mm.
Det exakta värdet för bredden hos det första ledande parti- et 13 måste emellertid väljas under moget övervägande av olika konstruktions- och inställningsparametrar, såsom lätt förstås av fackmannen. Det första ledande partiet 13 (den 10 15 20 25 30 35 I' f\ f\ O¿!¿ 020513 AR \\CURRENT\DB\Puh1iC\DOC\P\167H-DINI SE.d0C Ann Ö4fl7 5 breda matningsremsan) kommer primärt verka som en radiator såsom DCS, PCS, UMTS eller Blueto- othm, såsom kommer att beskrivas i ytterligare detalj sena- för högre frekvensband, re.However, the exact value of the width of the first conductive portion 13 must be selected with mature consideration of various design and setting parameters, as will be readily understood by those skilled in the art. The first leading portion 13 (the 10 15 20 25 30 35 I 'f \ f \ O¿! ¿020513 AR \\ CURRENT \ DB \ Puh1iC \ DOC \ P \ 167H-DINI SE.d0C Ann Ö4 fl7 5 wide feed strip) will primarily act as a radiator such as DCS, PCS, UMTS or Blueto- othm, as will be described in further detail later- for higher frequency bands, re.
Ett andra ledande parti 15, 16 hos den kontinuerliga antennslingan 11 kommer primärt fungera som radiator för ett lågfrekvensband såsom GSM 900. Som visas i FIG 3-5 är det andra ledande partiet 15, 16 vridet i en meanderform (med undantaget av en kort inledande rak del 15) och har en väsentligt mindre (smalare) bredd än det första ledande partiet 13 - en faktor 1:10 är ett lämpligt exempel.A second conductive portion 15, 16 of the continuous antenna loop 11 will primarily function as a radiator for a low frequency band such as GSM 900. As shown in Figs. 3-5, the second conductive portion 15, 16 is rotated in a meander shape (with the exception of a short initial straight part 15) and has a significantly smaller (narrower) width than the first conductive portion 13 - a factor of 1:10 is a suitable example.
Det första ledande partiet 13 är anordnat i ett för- sta horisontellt plan, medan det andra ledande partiet 15, 16 är anordnat i ett andra horisontellt plan, och det för- sta och andra ledande partierna är sammanlänkade via ett kort mellanliggande tredje ledande parti 14, vilket sträck- er sig vinkelrätt mot de första och andra planen, dvs. i en vertikal riktning mellan en andra ände hos det första le- dande partiet 13 (motsatt dess matningsände nära an- tennanslutningsdelen 12) och en första ände hos det andra ledande partiet 15, 16. Det tredje ledande partiets 14 längd är företrädesvis åtminstone 2 mm; med andra ord är det första planet inklusive det första ledande partiet 13 separerat från det andra planet inklusive det andra ledande partiet 15, 16 med åtminstone 2 mm. Det tredje ledande par- tiet 14 är väsentligt smalare än det breda första ledande partiet 13. De andra och tredje ledande partierna 14 re- spektive 15, 16 har företrädesvis samma bredd.The first conductive portion 13 is arranged in a first horizontal plane, while the second conductive portion 15, 16 is arranged in a second horizontal plane, and the first and second conductive portions are interconnected via a short intermediate third conductive portion 14. , which extends perpendicular to the first and second planes, ie. in a vertical direction between a second end of the first conductive portion 13 (opposite its feed end near the antenna connection portion 12) and a first end of the second conductive portion 15, 16. The length of the third conductive portion 14 is preferably at least 2 mm ; in other words, the first plane including the first conductive portion 13 is separated from the second plane including the second conductive portion 15, 16 by at least 2 mm. The third conductive portion 14 is substantially narrower than the wide first conductive portion 13. The second and third conductive portions 14 and 15, 16, respectively, preferably have the same width.
Meningen med det andra ledande partiet 15, 16 är att vrida det relativt nära det första ledande partiet 13 för att inte uppta något onödigt utrymme i det andra planet.The purpose of the second conductive portion 15, 16 is to rotate it relatively close to the first conductive portion 13 so as not to take up any unnecessary space in the second plane.
Det kommer att finnas en viss elektromagnetisk koppling mellan de första och andra ledande partierna 13 respektive 15, 16. Den exakta vridningen av det andra meanderformade ledande partiet 15, 16 måste följaktligen testas ingående 10 15 20 25 30 35 E00 000 _ uLL UL/:mmm ' ' , . .n u nu I I nansza u: ucumzzvnwoaxnuuxicxvonvuavu-uzlu. :Lao-z f' 'g- ¿,_°,;:, '..°...' å.. I LU beroende den faktiska tillämpningen. Det andra meanderfor- made ledande partiet 15, 16 skall inte förväxlas med en traditionell parasitdel, vilken skulle placeras 0,5-1 mm ifrån det första ledande partiet 13 utan någon elektrisk sammanlänkning. Det meanderformade andra ledande partiet 15, 16 är tvärtom galvaniskt anslutet till det första le- dande partiet l3 via det korta vertikala tredje ledande partiet 14 och är följaktligen en faktisk del av den kon- tinuerliga antenn slingan 11.There will be some electromagnetic coupling between the first and second conductive portions 13 and 15, 16 respectively. The exact rotation of the second meander-shaped conductive portion 15, 16 must therefore be thoroughly tested. mmm '',. .n u nu I I nansza u: ucumzzvnwoaxnuuxicxvonvuavu-uzlu. : Lao-z f '' g- ¿, _ °,;:, '.. ° ...' å .. In LU depending on the actual application. The second meander-shaped conductive portion 15, 16 should not be confused with a traditional parasitic part, which would be placed 0.5-1 mm from the first conductive portion 13 without any electrical interconnection. On the contrary, the meander-shaped second conductive portion 15, 16 is galvanically connected to the first conductive portion 13 via the short vertical third conductive portion 14 and is consequently an actual part of the continuous antenna loop 11.
Den distinkta ändringen av bredd mellan det första ledande partiet 13 och det tredje ledande partiet 14/andra ledande partiet 15, 16 är elektriskt viktigt eftersom det kommer åstadkomma en impedansblockering, som kommer att tillåta multibanddrift i flera breda individuella fre- kvensband.The distinct change of width between the first conductive portion 13 and the third conductive portion 14 / second conductive portion 15, 16 is electrically important because it will provide an impedance block, which will allow multi-band operation in several wide individual frequency bands.
Ett fjärde ledande parti 17 kan som en valmöjlighet åstadkommas som en topplast vid den andra änden hos det me- anderformade andra ledande partiet 15, 16. Topplasten 17 i den föredragna utföringsformen har en nästan fyrkantsformad yta, vilken är väsentligt bredare än det smala mean- derformade andra ledande partiet 15, 16. Om en topplast an- vänds är den företrädesvis anordnad i samma plan (dvs. det andra planet) som det meanderformade andra ledande partiet 15, 16. Syftet med topplasten 17 är att åstadkomma kapaci- tiv last hos den kontinuerliga antenn slingan 11 för in- ställningssyften.A fourth conductive portion 17 may optionally be provided as a top load at the other end of the meandering second conductive portion 15, 16. The top load 17 in the preferred embodiment has an almost square surface which is substantially wider than the narrow mean portion. shaped second conductive portion 15, 16. If a top load is used, it is preferably arranged in the same plane (ie the second plane) as the meander-shaped second conductive portion 15, 16. The purpose of the top load 17 is to provide capacitive load of the continuous antenna loop 11 for setting purposes.
En typisk elektrisk längd hos hela antennen 11, när den strålar vid GSM 900 MHz, kommer att vara_2k/5, där Ä är våglängden i fri rymd (33,3 cm). Antennens 11 typiska elektriska längd i 1800 MHz frekvensbandet kommer följ- aktligen vara ungefärligen Ä/5.A typical electrical length of the entire antenna 11, when radiating at GSM 900 MHz, will be -2k / 5, where Ä is the wavelength in free space (33.3 cm). The typical electrical length of the antenna 11 in the 1800 MHz frequency band will consequently be approximately Ä / 5.
För att ytterligare reducera antennens 11 storlek kan ett dielektrisk element vara infört mellan det första och andra planet, dvs. mellan det breda raka första ledande partiet 13 och det smala meanderformade andra ledande par- 10 15 20 25 30 35 un c n . Q ø u | ø o e ~ . o n c pc DEIJSIB AR \\CURRENT\DB\PuhliC\DOC\P\Ll7\|-|J]|NL SLdOC tiet 15, 16. För tydlighet är ett sådant dielektriskt mate- . rial endast indikerat med en pil 18 i FIG 4. För detta syf- te är fackmannen i huvudsak fri att välja bland ett flertal kommersiellt tillgängliga dielektriska material.To further reduce the size of the antenna 11, a dielectric element may be inserted between the first and second planes, i.e. between the wide straight first conductive portion 13 and the narrow meander-shaped second conductive pair 10 15 20 25 30 35 un c n. Q ø u | ø o e ~. o n c pc DEIJSIB AR \\ CURRENT \ DB \ PuhliC \ DOC \ P \ Ll7 \ | - | J] | NL SLdOC tiet 15, 16. For clarity, such a dielectric mate-. rial only indicated by an arrow 18 in FIG. 4. For this purpose, those skilled in the art are substantially free to choose from a variety of commercially available dielectric materials.
Ett dielektrisk instickselement 18 mellan de första och andra ledande partierna 13 och 15, 16 kommer att ha en ytterligare fördel genom att det kommer åstadkomma styvhet hos antennen 11 och hjälpa till att förebygga att de första och andra ledande partierna förskjuts från varandra. Det dielektriska instickselementet 18 kan följaktligen med för- del väljas att ha en ganska hög stabilitet, om än inte fullständigt styv för att tillåta viss flexibilitet hos den inneslutna antennen 3, såsom indikeras vid positioner 6 och 7 i FIG 2.A dielectric insert 18 between the first and second conductive portions 13 and 15, 16 will have an additional advantage in that it will provide rigidity of the antenna 11 and help prevent the first and second conductive portions from displacing from each other. Accordingly, the dielectric plug-in element 18 can be advantageously selected to have a fairly high stability, albeit not completely rigid, to allow some flexibility of the enclosed antenna 3, as indicated at positions 6 and 7 in FIG.
Antennslingan 11 är fäst vid ett plant stödelement, företrädesvis i form av en dielektrisk kaptonfilm (polya- midfilm). I den föredragna utföringsformen används en kap- tonfilm som hänvisas till som R/Flex 2005K med en tjocklek av 75 pnz och som är kommersiellt tillgänglig från Rogers Corporation, 100 N, Dobson Road, Chandler, AZ-85224, USA. Alternativt kan en liknande dielektrisk film användas som t.ex. tillhandahålls av Freu- denberg, Mectec GmbH & KG, Headquarters, D-69465 Wein- Circuit Materials Division, heim/Bergstrasse, eller någon annan lämplig kommersiellt tillgänglig dielektrisk film.The antenna loop 11 is attached to a flat support element, preferably in the form of a dielectric caption film (polyamide film). In the preferred embodiment, a caption film referred to as R / Flex 2005K having a thickness of 75 pnz and commercially available from Rogers Corporation, 100 N, Dobson Road, Chandler, AZ-85224, USA is used. Alternatively, a similar dielectric film may be used as e.g. provided by Freudenberg, Mectec GmbH & KG, Headquarters, D-69465 Wein-Circuit Materials Division, heim / Bergstrasse, or any other suitable commercially available dielectric film.
Slingan 11 av ledande material och kaptonfilmen utgör tillsammans en flexfilm.The loop 11 of conductive material and the kapton film together form a flex film.
För att skydda den kontinuerliga antennslingan 11 är den företrädesvis inneslutet i ett gummi- eller plasthölje 3. DRYFLEX 502670 SEBS 67 Shore A från Nolato Elastoteknik AB, Box 51, SE-662 22 ÅMÅL, Sverige, är ett exempel på ett lämpligt material för höljet. En lämplig tjocklek för höl- jet kan t.ex. vara omkring 1-2 mm.To protect the continuous antenna loop 11, it is preferably enclosed in a rubber or plastic housing 3. DRYFLEX 502670 SEBS 67 Shore A from Nolato Elastoteknik AB, Box 51, SE-662 22 ÅMÅL, Sweden, is an example of a suitable material for the housing . A suitable thickness for the casing can e.g. be about 1-2 mm.
Den första utföringsformen som visas i Fig. 3-5, är en liten och effektiv antenn, vilken åstadkommer bra reso- 10 15 20 25 30 35 Efäñ (50 U¿1L (JL 020513 ÅR \\CURRENT\DB\Public\DOC\P\].B?||-Ul°41 SEJIOC - . . ° » . . - . . - » . - ~ u nansprestanda i flera olika frekvensband. Detta illustreras av ett Smith diagram i FIG 16 och ett reflektionsdämpnings- diagram i FIG 15. Båda dessa diagram är resultaten av simu- leringar snarare än mätningar gjorda på en verklig antenn.The first embodiment shown in Figs. 3-5 is a small and efficient antenna, which provides good resonance. P \]. B? || -Ul ° 41 SEJIOC -.. ° ». -.. -». - ~ u nans performance in several different frequency bands, this is illustrated by a Smith diagram in FIG. FIG 15. Both of these diagrams are the results of simulations rather than measurements made on a real antenna.
Ett datorsimuleringsprogram kallat IE3D, distribuerat av Zeland Software Inc., USA, har använts för simuleringarna.A computer simulation program called IE3D, distributed by Zeland Software Inc., USA, has been used for the simulations.
Simuleringarna har gjorts utan något gummi- eller plast- hölje för att skydda den kontinuerliga antenn slingan 11.The simulations have been performed without any rubber or plastic casing to protect the continuous antenna loop 11.
Vidare har inte en fullständig mobiltelefon utan endast ett rektangulärt tryckt mönsterkort 10, ingen verklig antenn- anslutningsdel 12 samt inget dielektriskt material 18 an- vänts. Särskilt med avseende på reflektionsdämpningsdia- grammet i FIG 15 motsvarar resonansfrekvensområdena däri följaktligen inte exakt de önskade frekvensomràdena i fak- tiska tillämpningar. Den simulerade antennen uppvisar följ- aktligen optimal resonans för frekvenser som är belägna vid något högre frekvenser än de önskade frekvensbanden, vilka är: EGSM vid 880-960 MHZ, DCS vid 1710-1880 MHZ, PCS vid 1850-1990 MHz, UMTS vid 1920-2170 MHZ och ISM/Bluetoothø vid 2400-2500 MHz. Anledningen till detta är att kompensera för förluster, som introducerats av ett gummi- eller plast- hölje såsom DRYFLEX. Höljet kommer sänka resonansfrekven- serna och även introducera vissa förluster, vilka tyvärr kommer reducera antennförstärkningen något men vilka å andra sidan kommer att åstadkomma ännu större bandbredd.Furthermore, not a complete mobile phone but only a rectangular printed printed circuit board 10, no real antenna connection part 12 and no dielectric material 18 have been used. Thus, particularly with respect to the reflection attenuation diagram in FIG. 15, the resonant frequency ranges therein do not exactly correspond to the desired frequency ranges in actual applications. The simulated antenna consequently shows optimal resonance for frequencies located at slightly higher frequencies than the desired frequency bands, which are: EGSM at 880-960 MHz, DCS at 1710-1880 MHz, PCS at 1850-1990 MHz, UMTS at 1920 -2170 MHz and ISM / Bluetoothø at 2400-2500 MHz. The reason for this is to compensate for losses, which are introduced by a rubber or plastic casing such as DRYFLEX. The housing will lower the resonant frequencies and also introduce certain losses, which unfortunately will reduce the antenna gain somewhat but which on the other hand will provide even greater bandwidth.
Ett reflektionsdämpningsdiagram illustrerar såsom är känt för fackmannen frekvenserna, vid vilka en antenn fun- gerar, dvs. där antennen ger resonans. Reflektions- dämpningsdiagrammet, som är presenterat i FIG 15, represen- terar reflektionsdämpningen i decibel som en funktion av frekvens. Ju lägre dB-värden i ett reflektionsdämpningsdia- gram desto bättre. Vidare, desto breddare resonans desto bättre. I ett reflektionsdämpningsdiagram är resonansen en area, inom vilken reflektionsdämpningen är låg (ett högt negativt värde i dB). I diagrammet i FIG 15 ser detta ut 10 15 20 25 30 E00 000 _ _ _ _ U QLL u¿1 . . . . .- ' ' . . - . . - u - v 0 020513 ÅR \\{URRENT\DB\PuhliC\DOC\P\lB?N-UXNI SE-dot LH som en brant och djup hålighet. Reflektionsdämpning är en parameter, som indikerar hur mycket energi antennen kommer att reflektera eller acceptera vid en given frekvens.As is known to those skilled in the art, a reflection attenuation diagram illustrates the frequencies at which an antenna operates, i.e. where the antenna resonates. The reflection attenuation diagram, presented in FIG. 15, represents the reflection attenuation in decibels as a function of frequency. The lower the dB values in a reflection attenuation diagram, the better. Furthermore, the wider the resonance the better. In a reflection attenuation diagram, the resonance is an area within which the reflection attenuation is low (a high negative value in dB). In the diagram in FIG 15, this looks like 10 15 20 25 30 E00 000 _ _ _ _ U QLL u¿1. . . . .- ''. . -. . - u - v 0 020513 YEAR \\ {URRENT \ DB \ PuhliC \ DOC \ P \ lB? N-UXNI SE-dot LH as a steep and deep cavity. Reflection attenuation is a parameter, which indicates how much energy the antenna will reflect or accept at a given frequency.
Reflektionsdämpning (RL) kan definieras som: RL = -20-lg[abs(F)], där F = (reflekterad spänning eller ström)/(infallande spänning eller ström).Reflection attenuation (RL) can be defined as: RL = -20-lg [abs (F)], where F = (reflected voltage or current) / (incident voltage or current).
Ett liknande diagram är SWR (Standing Wave Ratio).A similar chart is SWR (Standing Wave Ratio).
SWR definieras som kvoten mellan maximal spänning eller ström och minimal spänning eller ström.SWR is defined as the ratio between maximum voltage or current and minimum voltage or current.
Smith diagram är ett bekant verktyg inom tekniken och beskrivs ingående i litteraturen, t.ex. i kapitlen 2.2 och 2.3 i "Microwave Transistor Amplifiers, Analysis and De- sign", av Guillermo Gonzales, Ph.D., Englewood Cliffs, NJ 07632, USA, ISBN 0-13-581646-7. visning görs även till "Antenna Theory - Analysis and De- Prentice-Hall, Inc., Hän- sign", Balanis Constantine, John Wiley & Sons Inc., ISBN 0471606391, 57-59. Båda dessa böcker inför- livas fullständigt häri genom referens. Smithdiagrams ka- sidorna 43-46, raktär penetreras följaktligen inte i någon detalj häri.Smith diagram is a well-known tool in the art and is described in detail in the literature, e.g. in Chapters 2.2 and 2.3 of "Microwave Transistor Amplifiers, Analysis and Design", by Guillermo Gonzales, Ph.D., Englewood Cliffs, NJ 07632, USA, ISBN 0-13-581646-7. reference is also made to "Antenna Theory - Analysis and Present-Hall, Inc., Hennes", Balanis Constantine, John Wiley & Sons Inc., ISBN 0471606391, 57-59. Both of these books are fully incorporated herein by reference. Smith Diagrams, pages 43-46, are consequently not penetrated in any detail herein.
Smith diagrammen i denna specifikation illustrerar emeller- tid kort fattat antennens inmatningsimpedans: Z = R+jX, där R representerar resistansen och X representerar reaktansen.The Smith diagrams in this specification, however, briefly illustrate the input impedance of the antenna: Z = R + jX, where R represents the resistance and X represents the reactance.
Om reaktansen X > 0, hänvisas den till som induktans, an- nars kapacitans.If the reactance X> 0, it is referred to as inductance, otherwise capacitance.
I Smith diagrammet representerar den kurvformade gra- fen olika frekvenser i en ökande sekvens. Diagrammets hori- sontella axel representerar ren resistans (ingen reaktans).In the Smith diagram, the curved graph represents different frequencies in an increasing sequence. The horizontal axis of the diagram represents pure resistance (no reactance).
Av särskild relevans är punkten vid 50 (2, vilken normalt sett representerar en ideal ingàngsimpedans. Smith diagram- mets övre hemisfär hänvisas till som den induktiva hemisfä- ren. Den nedre hemisfären hänvisas motsvarande till som den kapacitiva hemisfären. 10 15 20 25 30 35 uausxa AR vcunncnnosuvuuxxcxoocxvxzevu-nmui :mm 2 3 2 J.. '..' - En andra utföringsformen av antennen 21 enligt upp- finningen visas i FIG 6-8. Liknande hänvisningsbeteckningar i FIG 6-8 betecknar liknande komponenter i FIG 3-5. Antenn- anslutningsdelen 22 i FIG 6-8 är följaktligen väsentligen identisk med antennanslutningsdelen 12 i FIG 3-5, det för- sta ledande partiet 23 i FIG 6-8 är väsentligen identiskt med de första ledande partiet 13 i FIG 3-5, etc. Den huvud- sakliga skillnaden mellan den första och andra utförings- formen är layouten av den valfria kapacitiva topplasten 17/27, vilken är väsentligt mindre i den andra utförings- formen ân i den första utföringsformen. Simulerad prestanda för den andra utföringsformen illustreras i reflektions- dämpningsdiagrammet i FIG 15 och i ett Smith diagram i FIG 17.Of particular relevance is the point at 50 (2), which normally represents an ideal input impedance. The upper hemisphere of the Smith diagram is referred to as the inductive hemisphere. The lower hemisphere is similarly referred to as the capacitive hemisphere. 10 15 20 25 30 35 uausxa AR vcunncnnosuvuuxxcxoocxvxzevu-nmui: mm 2 3 2 J .. '..' - A second embodiment of the antenna 21 according to the invention is shown in Figs. Accordingly, the antenna connection portion 22 of Figs. 6-8 is substantially identical to the antenna connection portion 12 of Figs. 3-5, the first conductive portion 23 of Figs. 6-8 being substantially identical to the first conductive portions 13 of Figs. 3-5. etc. The main difference between the first and second embodiments is the layout of the optional capacitive top load 17/27, which is significantly smaller in the second embodiment than in the first embodiment. the trout shape is illustrated in the reflection attenuation diagram in FIG. 15 and in a Smith diagram in FIG.
En tredje utföringsform av antennen 31 enligt uppfin- ningen visas i FiG 9-11. Liknande hänvisningsbeteckningar i FIG 9-11 betecknar liknande komponenter i FIG 3-5. Antenn- anslutningsdelen 32 i FIG 9-11 är följaktligen väsentligen identisk med antennanslutningsdelen 12 i FIG 3-5, det för- sta ledande partiet 33 i FIG 9-11 är väsentligen identisk med det första ledande partiet 13 i FIG 3-5 etc. Den huvud- sakliga skillnaden mellan den tredje utföringsformen och den första utföringsformen är att den tredje utföringsfor- men inte har nàgon kapacitiv topplast. Simulerad prestanda för den tredje utföringsformen illustreras i reflektions- dämpningsdiagrammet i FIG 15 och i ett Smith diagram i FIG 18. FIG 19 illustrerar cirkulärpolarisationförstärkning mot frekvens för den tredje utföringsformen, medan FIG 20 illu- strerar linjärpolarisationsförstärkning mot frekvens och FIG 21 illustrerar antenneffektivitet och stràlningseffek- tivitet. Dessa ritningar representerar alla simulerad data.A third embodiment of the antenna 31 according to the invention is shown in Figs. 9-11. Similar reference numerals in FIGS. 9-11 denote similar components in FIGS. 3-5. Accordingly, the antenna connection portion 32 in Figs. 9-11 is substantially identical to the antenna connection portion 12 in Figs. 3-5, the first conductive portion 33 in Figs. 9-11 is substantially identical to the first conductive portion 13 in Figs. 3-5, etc. The main difference between the third embodiment and the first embodiment is that the third embodiment has no capacitive peak load. Simulated performance of the third embodiment is illustrated in the reflection attenuation diagram in Fig. 15 and in a Smith diagram in Fig. 18. Fig. 19 illustrates circular polarization gain versus frequency for the third embodiment, while Fig. 20 illustrates linear polarization gain versus frequency and Fig. 21 illustrates activity. These drawings represent all simulated data.
Allt sammantaget är den första, andra och tredje ut- föringsformen liknande i konstruktion och prestanda.All in all, the first, second and third embodiments are similar in design and performance.
En fjärde utföringsform av antennen 41 enligt den fö- religgande uppfinningen illustreras i FIG 12-14. Jämfört 10 15 20 25 30 0'5 . . . . . . . . . . 1 (JL C110 O 044 Ysæræzs 0205)! AR \\CURRENT\DB\PublÅCUNCVNLGTN-DLUI SE-dnc uu I a o u u a ø | ø e o . I O I n! LS med de föregående utföringsformerna har den fjärde utfö- ringsformen 41 en skillnad i att dess meanderformade andra ledande partiet 45, 46 har en något annorlunda layout. En liten kopparplatta 48 har dessutom fästs vid ett parti hos det meanderformade andra ledande partiet 45, 46. Koppar- plattan 48 är mer specifikt placerad för att åstadkomma en kortslutning mellan två närliggande vridningar hos meandern 46. Detta kommer att förskjuta resonansfrekvenserna och tillåta inställning till önskade frekvensband. Faktiska mätningar, till skillnad från simulerad prestanda, har gjorts för den fjärde utföringsformen i FIG 12-14. FIG 22 illustrerar ett SWR-diagram för den fjärde utföringsformen när den hålls i fri rymd. FIG 23 illustrerar ett motsvaran- de Smith-diagram. I diagrammen i FIG 22 och 23 indikeras värden vid 5 olika frekvenser som markörer 1-5. FIG 24 och 25 illustrerar omvänt uppmätt antennprestanda för den fjär- de utföringsformen när den hålls i en position för att tala.A fourth embodiment of the antenna 41 according to the present invention is illustrated in FIGS. 12-14. Compared 10 15 20 25 30 0'5. . . . . . . . . . 1 (JL C110 O 044 Ysæræzs 0205)! AR \\ CURRENT \ DB \ PublÅCUNCVNLGTN-DLUI SE-dnc uu I a o u u a ø | ø e o. I O I n! LS with the foregoing embodiments, the fourth embodiment 41 has a difference in that its meander-shaped second conductive portion 45, 46 has a slightly different layout. In addition, a small copper plate 48 is attached to a portion of the meander-shaped second conductive portion 45, 46. More specifically, the copper plate 48 is positioned to provide a short circuit between two adjacent rotations of the meander 46. This will shift the resonant frequencies and allow adjustment to desired frequency bands. Actual measurements, in contrast to simulated performance, have been made for the fourth embodiment in FIGS. 12-14. Fig. 22 illustrates a SWR diagram of the fourth embodiment when held in free space. Fig. 23 illustrates a corresponding Smith diagram. In the diagrams in FIGS. 22 and 23, values at 5 different frequencies are indicated as markers 1-5. Figures 24 and 25 illustrate inversely measured antenna performance of the fourth embodiment when held in a talking position.
Antennen enligt den fjärde utföringsformen uppvisar utmärkt prestanda i ett nedre frekvensband, vilket är be- läget i EGSM bandet mellan 880 och 960 MHz.The antenna according to the fourth embodiment exhibits excellent performance in a lower frequency band, which is located in the EGSM band between 880 and 960 MHz.
SWR diagrammet uppvisar vidare en mycket bred reso- nanshålighet i högre frekvensband, vilken täcker viktiga frekvensband vid 1800 och 1900 MHz, såväl som faktiskt även frekvensband vid 2,1 GHz och 2,4 GHz.The SWR diagram also shows a very broad resonant cavity in higher frequency bands, which covers important frequency bands at 1800 and 1900 MHz, as well as in fact also frequency bands at 2.1 GHz and 2.4 GHz.
För att avsluta, antennen enligt uppfinningen åstad- kommer inte bara utmärkt prestanda i ett lågfrekvensband omkring 900 MHz (t.ex. för EGSM) utan även i fyra olika högfrekvensband omkring 1800 MHz (t.ex. DCS eller GSM 1800 vid 1710-1880 MHz), 1900 MHz (t.ex. PCS eller GSM 1900 vid 1850-1990 MHz), 2100 MHz (t.eX UMTS, lephone System") och 2400-2500 MHz (t.ex. Bluetooth®, ISM - Antennen enligt upp- "Universal Mobile Te- "Industrial, Scientific and Medical"). finningen är med andra ord en multibandantenn med täckning 10 15 20 25 30 Cfïñ J¿LL 020513 AR \\(URRENT\DB\Puh1iC\|)0(\P\lB7\l-0l\01 SE-dnt unna Öfïfi _. . . . . H OÅÄ7 ÉÉÉ f:':: nu " lb o o n o . o » o ø u o p o av ett mycket brett frekvensband, vilket kommer att hänvi- sas till ytterligare nedan.To conclude, the antenna according to the invention provides not only excellent performance in a low frequency band around 900 MHz (eg for EGSM) but also in four different high frequency bands around 1800 MHz (eg DCS or GSM 1800 at 1710-1880 MHz), 1900 MHz (eg PCS or GSM 1900 at 1850-1990 MHz), 2100 MHz (e.g. UMTS, telephone System ") and 2400-2500 MHz (eg Bluetooth®, ISM - The antenna according to upp- "Universal Mobile Tea-" Industrial, Scientific and Medical "). the find is in other words a multiband antenna with coverage 10 15 20 25 30 Cfïñ J¿LL 020513 AR \\ (URRENT \ DB \ Puh1iC \ |) 0 (\ P \ lB7 \ l-0l \ 01 SE-dnt undan Öfï fi _. H oÅÄ7 ÉÉÉ f: ':: nu "lb oono. O» o ø uopo of a very wide frequency band, which will be referred to further below.
Studier och experiment har visat att, framförallt, det geometriskt breda första ledande partiet 13/23/33/43 genererar den breda högbandsresonansen, vilken indikeras i diagrammen. En stående våg erhålls med en hög impedans om- kring den andra änden (motsatt matningsänden 12) hos det första ledande partiet (matningsremsan) 13. Omvänt åstad- kommer framförallt det meanderformade andra ledande partiet 15, 16 bra prestanda för det låga frekvensbandet. Vrid- ningen av det andra ledande partiet 15, 16 lägger vidare till induktiv impedans till antennstrukturen 11. Detta åstadkommer en impedansomformning i det att det smala vrid- na andra ledande partiet 15, 16 anses, vid höga frekvenser, ha en mycket hög impedans men en önskad låg impedans, om- kring 50 (2, i det låga frekvensbandet. Anslutningen 14 mellan den breda matningsremsan 13 och det smala vridna partiet 15, 16 fungerar följaktligen som en sorts impedans- omformare.Studies and experiments have shown that, above all, the geometrically wide first leading portion 13/23/33/43 generates the wide high band resonance, which is indicated in the diagrams. A standing wave is obtained with a high impedance around the second end (opposite the feed end 12) of the first conductive portion (the feed strip) 13. Conversely, above all, the meander-shaped second conductive portion 15, 16 provides good performance for the low frequency band. The rotation of the second conductive portion 15, 16 further adds inductive impedance to the antenna structure 11. This causes an impedance conversion in that the narrowly twisted second conductive portion 15, 16 is considered, at high frequencies, to have a very high impedance but a desired low impedance, about 50 (2) in the low frequency band. The connection 14 between the wide supply strip 13 and the narrow twisted portion 15, 16 consequently functions as a kind of impedance converter.
Det har dessutom upptäckts att bandbredden hos hög- frekvensbandet (banden) kan styras genom bredden hos det första ledande partiet (breda matningsremsan) 13. Band- bredden hos det högfrekvensbandet (banden) ökar med ökning av bredden hos det första ledande partiet 13, upp till en viss gräns.It has also been discovered that the bandwidth of the high frequency band (s) can be controlled by the width of the first conductive portion (wide feed strip) 13. The bandwidth of the high frequency band (s) increases with increasing width of the first conductive portion 13, up to a certain limit.
En viktig aspekt med antennen enligt uppfinningen är att den inte behöver en väldefinierad elektrisk jord i mot- sats till vissa kända antenner.An important aspect of the antenna according to the invention is that it does not need a well-defined electrical ground in contrast to certain known antennas.
En annan viktig fördel med den föreliggande uppfin- ningen är att den tillåter en mycket låg tillverkningskost- nad. En ytterligare fördel är att den tillåter reducerad antennstorlek jämfört med tidigare kända lösningar, och att den är självmatchad till den önskade impedansen (t.ex. 50 Q). 10 l5 20 q . , ø Q n n u n | u: 020513 AR \\CURRENT\DB\Pub1iC\DO(\P\LB?N-UP4I $E~d0< Den föreliggande uppfinningen har beskrivits ovan med hänvisning till en föredragen utföringsform tillsammans med tre alternativ. Många andra utföringsformer, som inte är beskrivna häri, är emellertid likaså möjliga inom uppfin- ningens omfång, såsom definierade av de bifogade oberoende patentkraven. Särskilt med avseende på den geometriska di- mensioneringen för slingan av ledande material, vilken ut- gör antennen, måste de olika dimensionerna alla behöva väl- jas omsorgsfullt beroende på den faktiska tillämpningen.Another important advantage of the present invention is that it allows a very low manufacturing cost. A further advantage is that it allows reduced antenna size compared to previously known solutions, and that it is self-matching to the desired impedance (eg 50)). 10 l5 20 q. , ø Q n n u n | The present invention has been described above with reference to a preferred embodiment together with three alternatives. Many other embodiments, which are not are described herein, however, are likewise possible within the scope of the invention, as defined by the appended independent claims. jas carefully depending on the actual application.
Frekvensbanden, i vilka antennen fungerar, kan vidare också varieras mycket beroende på den faktiska tillämpningen. An- tenn slingan måste följaktligen ställas in för den faktiska tillämpningen, vilket emellertid tros vara inget annat än ren rutinàtgärd för en fackman och vilket därför inte krä- ver någon ytterligare förklaring häri. Även om det åtminstone för närvarande föredras att det första ledande partiet (den breda matningsremsan) har en rätlinjig (rak) utsträckning kan det vara möjligt, i andra utföringsformer, att utforma det första ledande par- tiet med en kurvform.Furthermore, the frequency bands in which the antenna operates can also vary widely depending on the actual application. The antenna loop must therefore be set for the actual application, which, however, is believed to be nothing more than a purely routine measure for a person skilled in the art and which therefore does not require any further explanation here. Although at least at present it is preferred that the first conductive portion (the wide feed strip) has a rectilinear (straight) extent, it may be possible, in other embodiments, to design the first conductive portion with a curve shape.
Claims (25)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0100185A SE522829C2 (en) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | Multiple-band antenna for use in portable telecommunication apparatus to establish and maintain wireless radio links using continuous trace with portions in different planes |
DE60109497T DE60109497D1 (en) | 2001-01-24 | 2001-12-14 | MULTI-BAND ANTENNA FOR USE IN A PORTABLE TELECOMMUNICATIONS DEVICE |
US10/466,995 US6963309B2 (en) | 2001-01-24 | 2001-12-14 | Multi-band antenna for use in a portable telecommunication apparatus |
PCT/SE2001/002769 WO2002060006A1 (en) | 2001-01-24 | 2001-12-14 | A multi-band antenna for use in a portable telecommunication apparatus |
AT01273494T ATE291281T1 (en) | 2001-01-24 | 2001-12-14 | MULTI-BAND ANTENNA FOR USE IN A PORTABLE TELECOMMUNICATIONS DEVICE |
EP01273494A EP1354373B1 (en) | 2001-01-24 | 2001-12-14 | A multi-band antenna for use in a portable telecommunication apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0100185A SE522829C2 (en) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | Multiple-band antenna for use in portable telecommunication apparatus to establish and maintain wireless radio links using continuous trace with portions in different planes |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0100185D0 SE0100185D0 (en) | 2001-01-24 |
SE0100185L SE0100185L (en) | 2002-07-25 |
SE522829C2 true SE522829C2 (en) | 2004-03-09 |
Family
ID=20282702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0100185A SE522829C2 (en) | 2001-01-24 | 2001-01-24 | Multiple-band antenna for use in portable telecommunication apparatus to establish and maintain wireless radio links using continuous trace with portions in different planes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE522829C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107039754A (en) * | 2017-04-20 | 2017-08-11 | 深圳市拓频通讯设备有限公司 | A kind of mobile phone loss prevention external antenna |
WO2020225482A1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | An antenna element and an antenna array for wireless communication systems |
EP4250480A1 (en) * | 2022-03-21 | 2023-09-27 | LG Electronics Inc. | Wireless earbud |
-
2001
- 2001-01-24 SE SE0100185A patent/SE522829C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107039754A (en) * | 2017-04-20 | 2017-08-11 | 深圳市拓频通讯设备有限公司 | A kind of mobile phone loss prevention external antenna |
WO2020225482A1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-11-12 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | An antenna element and an antenna array for wireless communication systems |
EP4250480A1 (en) * | 2022-03-21 | 2023-09-27 | LG Electronics Inc. | Wireless earbud |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0100185D0 (en) | 2001-01-24 |
SE0100185L (en) | 2002-07-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7605766B2 (en) | Multi-band antenna device for radio communication terminal and radio communication terminal comprising the multi-band antenna device | |
CN1108641C (en) | Meander antenna device | |
US6963309B2 (en) | Multi-band antenna for use in a portable telecommunication apparatus | |
KR101781451B1 (en) | Mobile communication terminal | |
US7564413B2 (en) | Multi-band antenna and mobile communication terminal having the same | |
US6504511B2 (en) | Multi-band antenna for use in a portable telecommunications apparatus | |
CN101553953B (en) | An antenna arrangement | |
EP1950833A1 (en) | Multiband antenna device and communication terminal device | |
EP2381529B1 (en) | Communications structures including antennas with separate antenna branches coupled to feed and ground conductors | |
EP2204881A1 (en) | Wide-band antenna device comprising a U-shaped conductor antenna | |
CN102005640A (en) | Wireless communication device | |
WO2010120164A1 (en) | Multi-band dipole antennas | |
CN1875522A (en) | Multi-band planar inverted-f antennas including floating parasitic elements and wireless terminals incorporating the same | |
JP2004519148A (en) | Wireless terminal with multiple antennas | |
CN1650474A (en) | Multi-band planar antenna | |
EP2625744A1 (en) | Multi-band, wide-band antennas | |
JP4863378B2 (en) | Antenna device | |
CN200979907Y (en) | A novel built-in antenna system for a mobile phone | |
JP2010087752A (en) | Multiband antenna | |
CN201060933Y (en) | Balanced type dual-branch plane inverse F type antenna | |
SE522829C2 (en) | Multiple-band antenna for use in portable telecommunication apparatus to establish and maintain wireless radio links using continuous trace with portions in different planes | |
EP2736119A1 (en) | Printed wide band monopole antenna module | |
GB2434037A (en) | Co-linear planar inverted-F antennae arrangement | |
EP1892798A1 (en) | Folded planar monopole antenna | |
EP1956679A2 (en) | Miniaturized multi-band antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |